JPH0133047B2 - - Google Patents

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JPH0133047B2
JPH0133047B2 JP56023700A JP2370081A JPH0133047B2 JP H0133047 B2 JPH0133047 B2 JP H0133047B2 JP 56023700 A JP56023700 A JP 56023700A JP 2370081 A JP2370081 A JP 2370081A JP H0133047 B2 JPH0133047 B2 JP H0133047B2
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JP
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transistors
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current
electrodes
source
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JP56023700A
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Maria Boeke Uutaa
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Koninklijke Philips NV
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Koninklijke Philips Electronics NV
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G1/00Details of arrangements for controlling amplification
    • H03G1/0005Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal
    • H03G1/0017Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal the device being at least one of the amplifying solid state elements of the amplifier
    • H03G1/0029Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal the device being at least one of the amplifying solid state elements of the amplifier using FETs
    • HELECTRICITY
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    • H03G1/0035Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal using continuously variable impedance elements
    • H03G1/007Circuits characterised by the type of controlling devices operated by a controlling current or voltage signal using continuously variable impedance elements using FET type devices

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  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は第1導電形式を有する第1および第2
電界効果トランジスタを含み、該トランジスタの
ゲート電極により増幅段の入力を形成せしめ、該
トランジスタのソース電極の双方を制御可能電流
源に接続して該第1および第2電界効果トランジ
スタの相互コンダクタンスを制御するようにする
とともに、該第1および第2トランジスタのドレ
イン回路内に負荷電流源として第3および第4電
界効果トランジスタを配置し、該第1および第2
電界効果トランジスタのドレイン電極から出力信
号を導出するよう形成した電界効果トランジスタ
を具備する可変利得増幅器に関するものである。
(従来の技術) 第1および第2トランジスタの相互コンダクタ
ンスを制御するため、差動対のテール電流の制御
によりその利得係数を可変とするよう形成した増
幅段については公知である。この種増幅段に電界
効果トランジスタを使用し、かつ、電界効果トラ
ンジスタを使用する固定利得増幅器では通例とな
つているように(米国特許明細書第3961279号お
よび第3947778号参照のこと)、第1および第2増
幅器のドレイン回路内に負荷電流源として第3お
よび第4トランジスタを配置した場合は、その利
得係数が第1および第2トランジスタの相互コン
ダクタンスにより決まるような可変利得増幅段が
得られる。この場合、前記増幅段はテール電流の
函数として変化する利得を与え、また、その変化
は第1よび第2トランジスタの特性により決まる
ので、必ずしも常に実用目的に適応するものとは
いえず、ある利用分野では、利得係数がテール電
流の指数函数を呈すること、換言すれば、利得係
数の対数とテール電流との間に直線関係が成立す
ることを必要とする。
(発明が解決しようとする課題と手段) 本発明の目的はこの種増幅回路を提供しようと
するもので、これがため本発明回路においては、
第3および第4トランジスタを三極管領域で作動
させるようにし、かつ第1および第2トランジス
タを飽和領域にバイアスしたことを特徴とする。
本発明では、第1および第2トランジスタを飽
和領域にバイアスし、かつ第3および第4トラン
ジスタを三極管領域で作動させることにより、第
3および第4トランジスタの差動抵抗がテール電
流の函数となり、その値がテール電流とともに変
わるという事実の認識にもとづきなされたもので
ある。
このように変化する差動抵抗は、利得率の対数
とテール電流の非直線関係を補償する。利得率は
第1および第2トランジスタの相互コンダクタン
スと、第3および第4トランジスタの差動抵抗と
によつて定まる。この相互コンダクタンスと差動
抵抗との両者がテール電流によつて変化すると、
テール電流のかなりの広い範囲にわたつて、利得
率とテール電流との対数関係が持続される。
このことに関連して、固定利得増幅段における
抵抗の代わりに、電界効果トランジスタをその三
極管領域で作動させることについても既知であ
る。ただし、この場合は、作動点が固定されてい
る。本発明は、抵抗として作動するこの種電界効
果トランジスタをテール電流制御増幅器に使用す
る場合、その作動点はテール電流とともに変化
し、所望の結果が得られるという認識にもとづく
ものである。
本発明増幅器の第一実施例によるときは、第3
および第4トランジスタを第1導電形式とは反対
の第2導電形式とし、前記第3および第4トラン
ジスタのドレイン電極をそれぞれ第1および第2
トランジスタのドレイン電極に接続したこと、前
記第3および第4トランジスタの双方のゲート電
極を基準電圧点に接続し、該第3および第4トラ
ンジスタに三極管領域で作動するバイアスを与え
るようにしたことを特徴とする。
この実施例の場合には、異なる導電形式を有す
るトランジスタを使用しているが、同一導電形式
のトランジスタを使用した本発明増幅器の他の実
施例の場合は、該第3および第4トランジスタを
第1導電形式により形成し、これらトランジスタ
のソース電極をそれぞれ第1および第2トランジ
スタのドレイン電極に接続したこと、該増幅器は
さらに第1おび第2電流源ならびに第5および第
6電界効果トランジスタを含み、該第5および第
6トランジスタのソース電極をそれぞれ該第3お
よび第4トランジスタのソース電極に接続し、該
第5および第6トランジスタのゲート電極をそれ
ぞれのトランジスタのドレイン電極に接続するほ
か、第3および第4トランジスタのゲート電極に
も接続し、該第5および第6トランジスタのドレ
イン回路内にそれぞれ該第1および第2電流源を
配置し、該第3および第4トランジスタを三極管
領域で作動させるような電流で該第1および第2
電流源を作動させるようにしたことを特徴とす
る。
(実施例) 以下図面により本発明を詳細に説明する。
第1図はn−チヤネル電界効果トランジスタの
特性を示すもので、図中IDは利得電流、VDSはド
レイン・ソース電圧、VGSはゲート・ソース電
圧、またVTはトランジスタの限界電圧を示す。
また、図の破線で示す曲線は、VGS−VT=VDS
満足するすべての点を結んだもので、ゲート電極
とドレイン電極を相互に接続した電界効果トラン
ジスタの特性に等しい。
図において、VGS<VDS+VTの領域、すなわち、
第1図の破線による曲線の右側の領域は飽和領域
と呼ばれ、この領域では、ドレイン電流IDはドレ
イン・ソース電圧にほとんど無関係で、電界効果
トランジスタは電流源として機能する。また、破
線で示す曲線の左側の領域(VGS>VDS+VT)は
三極管領域と呼ばれ、この領域では、ドレイン・
ソース電圧VDSはドレイン電流IDに高度に依存す
る。Pチヤネルトランジスタに対しては反対極性
で同じ特性があてはまる。
第2図は本発明による可変利得増幅器の回路図
を示す。図示増幅器は第1(1)および第2(2)のn−
チヤネル電界効果トランジスタを含み、前記トラ
ンジスタの各ゲート電極を増幅器の差動入力3−
4に接続する。また、前記第1および第2トラン
ジスタのソース電極の双方を、n−チヤネルトラ
ンジスタ6とともに電流ミラー配置状に接続した
n−チヤネルトランジスタ5のドレイン電極に接
続し、前記トランジスタ6のドレイン電極を制御
電流入力に接続し、前記制御電流入力に制御電流
ICを供給する。
かくすれば、入力3−4のD.Cレベルが充分高
く、トランジスタ5が飽和領域で作動する場合に
は、対のトランジスタ1および2のテール電流は
ICに等しいか、あるいは電流ミラー配置5,6の
利得係数が1に等しくないときはICに比例する。
また、入力の信号電圧VS電流ICにより決まる相互
コンダクタンスにより2つのトランジスタ1およ
び2のドレイン回路間に電流ICを分配する。
トランジスタ1および2のドレイン回路には、
それぞれ負荷としてp−チヤネルトランジスタ7
および8を配置し、前記トランジスタ7,8のド
レイン電極をそれぞれトランジスタ1および2の
ドレイン電極に接続するほか、差動出力9−10
にも接続する。また、前記トランジスタ7,8の
ソース電極を正電源端子12に接続し、そのゲー
ト電極をバイアス電圧源11に接続する。電圧源
11はトランジスタ7および8のゲート電極とソ
ース電極間に電圧VOを与える。この電圧VGS=VO
を第1図の特性曲線図に示す。
入力電圧がない場合(VS=0の場合)には、
トランジスタ7および8には1/2ICに等しい電流
が流れる。したがつて、この制御電流の特定値IC
=IC1では、トランジスタ7および8は第1図示
特性曲線の点Aで作動することになる。この点
は、電圧VOが充分高い値を有する場合、三極管
領域内に位置する。したがつて、この場合、トラ
ンジスタ7および8は、Aの位置における曲線
VGS=VOの傾斜に等しい信号電流に対してなんら
かの抵抗を与える。また、これより大きい制御電
流IC=IC2の場合、トランジスタ7および8は点B
で作動し、信号電流に対してさらに高い抵抗を与
える。このように、トランジスタ7および8は制
御電流の函数として第2図示増幅段の利得係数に
影響を及ぼすことになる。第1図示特性曲線の場
合、この制御は制御電流IC=ICnax(作動点C)の
値まで使用することができる。点Cにおいては、
トランジスタ7および8は三極管領域と飽和領域
の境界で作動する。したがつて、この場合には、
電源端子12と入力3−4間の電圧が充分高く、
トランジスタ1および2が飽和領域で作動するこ
とが要求される。
この要求が充たされた場合、すなわち、トラン
ジスタ1,2および5が飽和状態で、トランジス
タ7および8が非飽和状態の場合には、制御電流
ICの函数としての利得係数A(デジベル表示)は
第3図に示すように変化する。従つて、IO<IC
I3の領域では、この特性はほぼ直線状であり、所
望の結果を与える。
第2図示回路では、p−チヤネルトランジスタ
およびn−チヤネルトランジスタを使用している
が、負荷トランジスタ7および8用としてトラン
ジスタ1および2と同一導電形式の電界効果トラ
ンジスタを使用することもできる。
第4図はn−チヤネルトランジスタ1および2
を使用したこの種変形例を示すものである。図示
回路においては、トランジスタ7′および8′のソ
ース電極をトランジスタ1および2のドレイン電
極に接続し、そのドレイン電極を正電源端子12
に接続するようにしている。また、トランジスタ
7′のソース電極およびゲート電極をそれぞれn
−チヤネルトランジスタ13のソース電極および
ゲート電極に接続し、トランジスタ8′のソース
電極およびゲート電極をそれぞれn−チヤネルト
ランジスタ14のソース電極およびゲート電極に
接続する。また、トランジスタ13および14の
ドレイン回路には、それぞれ電流源15および1
6を配置する。
また、トランジスタ13およびトランジスタ1
4は各々そのゲート電極とドレイン電極を相互接
続するようにしているため、第5図に示す特性
VDS=VGS−VTを満足する。ここで、第5図は第
1図に対応するものである。
いま、電流源15および16が電流Ibを有する
場合は、トランジスタ13および14は第5図に
示す点Dで作動するので、トランジスタ7′およ
び8′は第5図にVGS1で示すような点Dを通るID
−VDS特性曲線にしたがつて作動する。ここで、
VGSIは電流源15および16によりトランジスタ
13および14の両端に生ずる電圧である。
入力信号がない場合には、トランジスタ1およ
び2のドレイン回路には1/2ICに等しい電流が流
れ、したがつて、トランジスタ7′および8′には
1/2IC−Ibに等しい電流が流れる。この結果、ト
ランジスタ7′および8′は0<1/2IC<Ib、すな
わち2Ib<IC<4Ibに対して三極管領域内に位置す
る点Eで作動する。このような制限内では第4図
示回路の作動は第2図示回路の作動と同様である
が、この場合は単一導電形式のトランジスタを使
用しており、この点でトランジスタ7′および
8′は三極管領域で作動させる必要が生じる。ま
た、その結果として、電流源15および16を大
きい負電圧により作動させる必要性も起こり得
る。このことが実用上問題となる場合には、例え
ば、電流源15および16に対してより高い電流
電圧を選定するか、トランジスタ7′および8′の
ドレイン電極と正電源端子12との間に、トラン
ジスタ7′および8′と直列に電圧偏移素子を付加
することができる。
以上の説明では、各トランジスタ対1−2,5
−6,7−8,7′−8′,7′−13および8′−
14の形状寸法は等しく、従つて、各トランジス
タ対は同一特性を有するものとしているが形状寸
法が異なるトランジスタ対を使用する場合も、こ
れと同じ結果を与えることができ、例えば、トラ
ンジスタ13,7′および14,8′のチヤネルに
長さと幅の比が異なるものを選定することも可能
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は第2図示回路の作動を説明するための
電界効果トランジスタの特性図、第2図は本発明
増幅器の第1実施例を示す回路図、第3図は本発
明増幅器の利得係数を制御電流の函数として表示
した特性図、第4図は本発明増幅器の第2実施例
を示す回路図、第5図は第4図示回路の作動説明
用特性図である。 1,2,5,6,7,7′,8,8′,13,1
4……電界効果トランジスタ、3,4……入力、
9,10……出力、11……バイアス電圧源、1
2……正電圧源、5′,15,16……電流源。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 第1導電形式を有する第1および第2電界効
    果トランジスタを含み、該トランジスタのゲート
    電極により増幅段の入力を形成せしめ、該トラン
    ジスタのソース電極の双方を制御可能電流源に接
    続して該第1および第2電界効果トランジスタの
    相互コンダクタンスを制御するようにするととも
    に、該第1および第2トランジスタのドレイン回
    路内に負荷電流源として第3および第4電界効果
    トランジスタを配置し、該第1および第2電界効
    果トランジスタのドレイン電極から出力信号を導
    出するよう形成した電界効果トランジスタを具備
    する可変利得増幅器において、 該第3および第4トランジスタを三極管領域で
    作動させるようにし、 かつ第1および第2トランジスタを飽和領域に
    バイアスしたことを特徴とする電界効果トランジ
    スタを具備する可変利得増幅器。 2 該第3および第4トランジスタを第1導電形
    式と反対の第2導電形式とし、該第3および第4
    トランジスタのドレイン電極をそれぞれ該第1お
    よび第2トランジスタのドレイン電極に接続した
    こと、該第3および第4トランジスタのゲート電
    極の双方を基準電圧点に接続し、該第3および第
    4トランジスタに三極管領域で作動するバイアス
    を与えるようにしたことを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の増幅器。 3 該第3および第4トランジスタを第1導電形
    式により形成し、これら第3および第4トランジ
    スタのソース電極をそれぞれ該第1および第2ト
    ランジスタのドレイン電極に接続したこと、該増
    幅器はさらに第1および第2電流源ならびに第5
    および第6電界効果トランジスタを含み、該第5
    および第6トランジスタのソース電極をそれぞれ
    該第3および第4トランジスタのソース電極に接
    続し、該第5および第6トランジスタのゲート電
    極をそれぞれのトランジスタのドレイン電極に接
    続するほか、該第3および第4トランジスタのゲ
    ート電極にも接続し、該第5および第6トランジ
    スタのドレイン回路内にそれぞれ該第1および第
    2電流源を配置し、該第3および第4トランジス
    タを三極管領域で作動させるような電流で該第1
    および第2電流源を作動させるようにしたことを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の増幅器。
JP2370081A 1980-02-25 1981-02-21 Variable gain amplifier Granted JPS56132008A (en)

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Publications (2)

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ID=19834881

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JP (1) JPS56132008A (ja)
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DE (1) DE3106575A1 (ja)
FR (1) FR2476938A1 (ja)
GB (1) GB2070359B (ja)
HK (1) HK75484A (ja)
NL (1) NL8001117A (ja)

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